54. Электротепловой пробой диэлектриков.

При нахождении диэлектрика в электрическом поле, часть энергии электрического поля рассеивается в диэлектрике из-за диэлектрических потерь, и диэлектрик нагревается. При этом диэлектрик нагревается. Повышение температуры диэлектрика по сравнению с окружающей средой ведет к отводу тепла. Дальнейшее развитие процессов зависит от соотношения скорости отвода тепла и скорости тепловыделения. На рисунке 43 показаны зависимости мощности тепловыделения (Р_тв) и мощности отвода тепла (Р_то) от температуры для неполярного диэлектрика. Области температур от точки a до точки b мощности отвода тепла превышает мощность тепловыделения, поэтому повышения температуры не происходит. Вне этой области мощность выделения тепла превышает мощность отвода тепла и диэлектрик нагревается. Нагрев материала диэлектрика может привести к его растрескиванию, оплавлению, обугливанию, что снижает электропрочность диэлектрика и ведет к его разрушению.

Очевидно, что стойкость к электротепловому пробою зависит как от свойств самого материала (у полярных диэлектриков диэлектрические потери выше и стойкость к электротепловому пробою ниже), так и от конструкции изолятора. Чем выше поверхность изолятора, тем больше тепла рассеивается в окружающую среду и меньше вероятность электротеплового пробоя.

В случае, когда рабочая температура изолятора приближается к точке b любое повышение температуры приведет к выходу изоляции из строя. В то же время в случае, когда рабочая температура находится ниже точки, а колебания температуры не столь опасны. Нагрев диэлектрика (при нахождении его при температуре ниже точки а) приведет к увеличению мощности отвода тепла. Поэтому мощности выделения и отвода тепла сравняются.

Таким образом, наиболее опасными температурами являются температуры вблизи точки b. Поэтому зависимость электропрочности диэлектриков от температуры выглядит, как показано на рис. 44.

48.Рекрестализационный отжиг металлов

Холодная пластическая деформация вызывает изменение структуры металла и его свойств. Сдвиговая деформация вызывает увеличение плотности дефектов кристаллической решетки, таких как вакансии, дислокации. Образование ячеистой структуры происходит с изменением формы зерен, они сплющиваются, вытягиваются в направлении главной деформации. Все эти процессы ведут к тому, что прочность металла постепенно увеличивается, пластичность падает. Дальнейшая деформация такого металла невозможна, т.к. происходит его разрушение. Для снятия эффекта упрочнения применяют рекристаллизационный отжиг, т.е. нагрев металла до температур выше начала кристаллизации, выдержку с последующим медленным охлаждением. Температура нагрева зависит от состава сплава. Для чистых металлов температура начала рекристаллизации tp=0,4Тпл, ºК, для обычных сплавов порядка 0,6Тпл, для сложных термопрочных сплавов 0,8Тпл. Продолжительность такого отжига зависит от размеров детали и в среднем составляет от 0,5 до 2 часов. В процессе рекристаллизационного отжига происходит образование зародышей новых зерен и последующий рост этих зародышей. Постепенно старые деформированные зерна исчезают. Количество дефектов в кристаллической решетке уменьшается, наклеп устраняется, и металл возвращается в исходное состояние.

Рекристаллизационный отжиг заключается в нагреве холоднодеформированной стали выше t начала кристаллизации, выдержке при этой t и последующем медленном охлаждении. Большая часть работы затрачивается на пластическую деформацию металла, превращается в тепло, а ост часть аккумулируется в металле. О накоплении этой энергии свидетельствует увеличение плотности дефектов кристаллической решетки и рост напряжений. В результате пластической деформации металл приходит в термодинамически неустойчивое механическое состояние. В результате изменяется структура, повышается плотность дислокаций, что приводит к увеличению прочности. Это называется наклёп. Металл, таким образом, находится в энергетически неустойчивом состоянии. Он стремится вернуться в устойчивое состояние с меньшим уровнем свободной энергии. Чтобы в металлах могли произойти необходимые изменения их нагревают и проводят рекристаллизационный отжиг. В начале при нагреве до t=0,2…0,3 от t_ПЛ без видимых изменений в структуре наблюдается восстановление некоторых свойств, начинает снижаться электрическое сопротивление и увеличиваться электропроводность. Для технически чистых металлов при достижении t0,4 от t_ПЛ начинается рекристаллизация. Рекристаллизационный отжиг используют в промышленности как первоначальную операцию перед холодной обработкой давлением (для придания металлу пластичности), как промежуточный процесс между операциями холодного деформирования (для снятия наклёпа) и как окончательную техническую обработку для придания изделию требуемых свойств